logo móvil
Contáctanos

GymHydro: un innovador sistema agrícola inteligente a pequeña escala y modular para invernaderos hidropónicos

Autores: Bua, Cristian; Adami, Davide; Giordano, Stefano

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2024

Descargar PDF

Acceso abierto

Artículo científico
2024

GymHydro: un innovador sistema agrícola inteligente a pequeña escala y modular para invernaderos hidropónicos


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Eléctrica y Electrónica

Palabras clave

Cambio climático
Sector agrícola
Agricultura inteligente
Técnicas de cultivo hidropónico
Condiciones ambientales
Dispositivos de IoT

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 45

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
En respuesta a los desafíos planteados por el cambio climático, incluidos eventos climáticos extremos, como fuertes lluvias y sequías, el sector agrícola está buscando cada vez más soluciones para el uso eficiente de los recursos, especialmente el agua. Los aspectos clave de la agricultura inteligente incluyen el establecimiento de sistemas independientes del clima y la implementación de un monitoreo preciso y control del crecimiento de las plantas y las condiciones ambientales. Las técnicas de cultivo hidropónico han surgido como soluciones transformadoras con el potencial de reducir el consumo de agua para el cultivo y ofrecer un entorno protegido para los cultivos, protegiéndolos de los impactos impredecibles del cambio climático. Sin embargo, un desafío significativo radica en la necesidad frecuente de intervención humana para garantizar la eficiencia y efectividad de estos sistemas. Este documento presenta un sistema novedoso con una arquitectura modular, que ofrece la capacidad de incorporar nuevas funcionalidades sin necesidad de rediseñar por completo el sistema. El invernadero hidropónico autónomo, diseñado e implementado en este estudio, mantiene parámetros ambientales estables para crear un ambiente ideal para el cultivo de plantas de tomate. Los actuadores, que reciben comandos de una aplicación en la nube situada en el borde de la red, regulan automáticamente las condiciones ambientales. La toma de decisiones dentro de esta aplicación es facilitada por un algoritmo de control PID, asegurando precisión en los comandos de control transmitidos a través del protocolo MQTT y el formato de mensaje NGSI-LD. El sistema pasó de una máquina virtual única en la nube pública a la informática en el borde, específicamente en una Raspberry Pi 3, para abordar las preocupaciones de latencia. En este estudio, analizamos varios aspectos de retraso y latencia de red para comprender mejor su importancia en los retrasos. Esta transición resultó en una reducción significativa de la latencia de comunicación y una reducción en el retraso total del servicio, mejorando la capacidad de respuesta en tiempo real del sistema. La utilización de la tecnología de comunicación LoRa conecta dispositivos IoT a una pasarela, ubicada típicamente en el edificio principal de la granja, abordando el desafío de la conectividad limitada a Internet en ubicaciones remotas de invernaderos. Los datos de monitoreo son accesibles para los usuarios finales a través de una aplicación para teléfonos inteligentes, ofreciendo información en tiempo real sobre el entorno del invernadero. Además, los usuarios finales tienen la capacidad de modificar los parámetros del sistema de forma manual y remota cuando sea necesario. Este enfoque no solo proporciona una solución robusta a los desafíos inducidos por el clima, sino que también mejora la eficiencia y la inteligencia de las prácticas agrícolas. La transición a la digitalización plantea un desafío significativo para los agricultores. Nuestro sistema propuesto no solo representa un avance hacia una agricultura sostenible y precisa, sino que también sirve como un demostrador práctico, proporcionando a los agricultores una herramienta clave durante esta transición digital crucial. El demostrador permite a los agricultores optimizar el crecimiento de los cultivos y la gestión de recursos, mostrando concretamente los beneficios de una agricultura inteligente y precisa.

Otros recursos que podrían interesarte

Temas Virtualpro